一起操作中直流极闭锁事件分析及对策研究

一起操作中直流极闭锁事件分析及对策研究

晏庆丰 杨春欢 周芳琳 何亮 韩广宇 朱一昕 王明江 余方强

云南电网有限责任公司楚雄供电局 楚雄 675000

摘要：本文主要针对永仁换流站阀冷保护投入时，运行人员用电压表测量压板的过程中发生极2极闭锁的事故事件，详细剖析事故事件的原因及处理过程。根据分析的结果，从原理、设计以及运行维护方面提出改进和预防措施,以提高直流输电系统运行的可靠性的。

关键词：阀冷保护；闭锁；接口屏；

0 引言

永富直流作为云南省内主要电源送出通道，整个南方电网中都具有十分重要的地位和作用，在满足云南省内的社会经济发展对电力需求的同时降低了云南省内交流穿网潮流，提高电网运行的安全稳定性。因此永富直流稳定运行对于南方稳定运行起到了重要的作用，本文针对永仁换流站阀冷保护投入时，运行人员用电压表测量压板的过程中发生极2极闭锁事故事件, 依据现场搜集的资料及事故事件调查报告，深层次剖析事故事件的原因及处理过程，从原理、设计以及运行维护方面提出改进和预防措施,以减少直流输电故障的可能性及提高电力系统运行的可靠性。

1 事件过程

±500kV永仁换流站双极大地回线运行方式，由阀冷系统对换流阀实现冷却, 输送功率1000MW（额定输送3000 MW）。由2018年01月23日，维护人员开展“运行工作站显示极2阀冷却系统阀厅温度及室外温度异常”消缺工作，要求退出极2阀冷系统A套保护出口连接片。在消缺工作结束验收合格后, 20时16分运行人员开始执行操作票投入XT8B AP5内冷控制柜B阀冷系统A功率回降投入II连接片，在投入该连接片前使用电压表分别对地测量连接片上下端头，以检查其电位正常。20时18分，永仁换流站运行监盘人员发现后台发极2闭锁信号，检查发现：

20时18分53秒842毫秒，极2极控系统极2AP5内冷控制柜B功率回降（B）产生；

20时18分54秒402毫秒，极2极控系统阀冷降功率闭锁直流；

20时18分54秒580毫秒，极2极控系统极2AP5内冷控制柜B功率回降（B）消失；

20时18分54秒647毫秒，极2极控系统顺控处于闭锁状态产生；永富直流极2闭锁后，极1为单极大地回线方式，输送功率1000MW(极间功率转移，故未造成负荷损失)。

2 原因查找

由厂家设计的程序可知，极控系统若满足以下情况时则发出极闭锁：

条件1：换流阀进水温度高且报警；

条件2：整流站换流阀出水温度与进水温度差大于等于16℃；

当满足上述任一条件时，阀冷系统将发出“请求极控系统降功率”的命令，极控系统收到命令后延时3s，按每10s降功率0.05PU执行，直至降到0.85 PU。当功率降至0.85 PU时；上述条件之一仍存在（“请求极控系统降功率”继续保持），此时无论阀冷系统运行工况是否正常，极控系统都将直接发令闭锁该极。在闭锁发生时永富直流双极输送功率为1000MW小于0.85pu(2550MW)，因此判断极控系统动作逻辑正确。从上述信号及极控逻辑可知，极2闭锁是由“极2极控系统极2 AP5内冷控制柜B功率回降（B）”引起的。

图1 极控程序

由前可知极控系统正确动作，我们就要分析产生“极2极控系统极2AP5内冷控制柜B功率回降（B）”信号的原因。现场通过查阅图纸方式检查该信号回路及产生该信号的逻辑条件，阀冷系统共4路功率回降信号由硬接线经压板开出至阀冷接口屏，A、B系统各再由阀冷系统接口屏通过现场总线送至极控系统。进一步查询阀冷控制系统B至阀冷接口屏二功率回降开入回路如图3所示。请求降功率信号由阀冷控制系统D01B、D02B两个开出模块分别开出至继电器KC89B和KC89Bb的线圈，并由两个继电器常开接点串联，经压板后开至阀冷接口屏，同时开出信号并至PLC信号输入模块发出信号。由此可以看出，如果阀冷控制系统开出降功率信号，阀冷控制系统PLC装置将发出信号告警。而实际阀冷控制系统未报出任何信号，且两个继电器接点同时误动的几率较小，初步判断为此次闭锁非阀冷系统误出口所致。

图2 阀冷控制与极控 图3 功率回降开出

为进一步查明原因，在云南省电力研究院专家现场指导和厂家技术人员配合下，由运行人员模拟闭锁发生时现场操作的情况，在模拟至运行人员使用电压表测量压板电压时，后台再次收到功率回降信号，反复测试后可确认仅发生在功率回降出口压板，跳闸出口压板无误发情况。经查阀冷系统跳闸出口至保护接口屏（保护接口装置为许继WPI-801A型），功率回降出口至阀冷接口屏（阀冷接口装置为许继DFU410型）。测试人员分析，用电压表测量时，接口装置的该开入点经过电压表内部电阻与大地形成回路如图4所示，该开入点上的电压降使其动作，此时测控装置对应开入量会误发信号。调查组进一步进行DFU410接口装置开入量测试，模拟开入端直接接地时，对应开入量指示灯点亮，开关量输入回路由0变为1，经多次测试确认，在许继DFU410装置，信号开入端串联电压表接地时参考点负电位由-116V缓慢变为-90V，即使在无正电开入、二次电缆绝缘不良的情况下，此信号也会误发。

图4 测量压板时接地示意图

表1.极2阀冷接口装置二(DFU410开入点)

根据抽样测量结果，DFU410开入点动作电压为额定电压的38.4%-48.5%之间（额定电压DC220V）,不满足《南方电网继电保护通用技术规范》动作电压在额定直流电源电压的55%-70%范围内要求。

同时，永仁换流站现场使用测量连接片的电压表为日本共立KT171型，该型电压表没有任何开关及档位选择，在其2支表笔上有电压时自动测量，经专业部门监测该电压表的内阻为12-160kΩ。

通过对设备现场试验验证，本次永仁换流站极2单极闭锁原因：直流极2阀冷接口屏DFU410接口装置开入动作电压偏低。在现场消缺后，运行人员恢复现场连接片时，在进行阀冷控制系统A套保护投入操作中，按要求进行压板电压测量阀冷控制系统B套至极控A系统功率回降出口压板时，接口装置开入点经过电压表内部电阻与大地形成回路，由于该开入点动作电压偏低，回路上的电压降大于开入动作电压，致使开入量动作，此时测控装置对应开入量会误发功率回降信号。极控系统收到功率回降信号后，执行功率回降命令并在极2输送电流小于0.85倍额定时执行闭锁极2。

3 提出措施建议

①组织厂家对±500kV永仁换流站的DFU410测量控制装置可能造成直流闭锁的开入点进行改造，提高动作电压并满足“动作电压在额定直流电源电压的55%-70%范围内的要求”。

②进行保护及测控装置出厂检验和投产验收时，规定开展光耦动作电压测试，测试结果满足行标及南网规范后才允许投入运行。

③当满足条件换流阀进水温度高且报警、整流站换流阀出水温度与进水温度差大于等于16℃任一条件时，极控系统延时3s后，按每10s降功率0.05PU，直至降到0.85 PU。当功率降至0.85 PU时上述条件仍存在，则极控系统发告警信号提醒运行人员关注阀冷系统设备、表计运行工况。即：取消阀冷系统作用于极闭锁的功能，并调整成告警。

④操作过程中如需测量连接片，应规定使用内阻大于10MΩ的电压表。

4 总结

直流输电对电网稳定运行起着非常重要的作用，因此保证直流系统的稳定运行是运维人员首要工作，通过此次事件暴露出DFU410设计存在隐患，己对系统的安全稳定运行造成了很大的风险。本文通过情景再现，在此基础上结合倒闸操作时设备的运行工况、故障报文反映的动作时序确定了极2闭锁的原因，并针对问题原因提出了工程上可行的控制措施，可以有效的减小该故障再次发生的可能性，有效的提高永富直流输电系统运行的安全性和可靠性。同时本文提出的控制措施也可以供系统内各换流站参考，消除潜在的隐患。

参考文献

[1] 赵畹君．高压直流输电工程技术．北京：中国电力出版社，2014.

[2] 楚雄供电局“1.23”±500kV永仁换流站极2单极闭锁电力安全事件调查报告书，2018.

[3]翟永昌，高压直流输电极控系统冗余配置分析，电力系统保护与控制，2009,37(2).

收稿日期：2018-6-1

作者简介：

晏庆丰（1987），男，工程师，学士，云南电网有限责任公司楚雄供电局变电运行所，从事变电运行与维护及高压直流输电技术方面的研究工作，18760869863，(e-mail)724508286@qq.com 。